Digitalisierung leicht gemacht

Die TGA ist auf dem Weg ins digitale Zeitalter. Das bringt komplexere Aufgaben und Herausforderungen für die einzelnen Bereiche der Gebäudetechnik und für die Verwaltung der Technischen Gebäudeausrüstung mit sich. Im Zweckbau spielen zudem die Steigerung der Energieeffizienz und die Senkung der CO₂-Emissionen zur Erreichung der Klimaschutzziele eine wichtige Rolle. Hierbei hilft eine smarte Gebäudetechnik, die vermehrt unterschiedliche Gewerke miteinander verbindet. Das schafft Synergien und somit einen höheren Return-on-Investment, stellt Fachingenieure aber vor große Schwierigkeiten: Planung, Ausführung und Überwachung der TGA sind unüber­sichtlich und dadurch auch leider fehleranfällig geworden. Die Verdichtung der technischen Funktionen bringt eine komplexere Auslegung der Systeme mit sich. Das führt oftmals zu einer Inkompatibilität der verwendeten Hard- und Software an den verschiedenen Schnittstellen. Es zeigt sich, dass die klassische Vorgehensweise, Komponenten durch eine systematische Vernetzung „intelligent“ zu machen, an ihre Grenzen stößt. Für „Smart Buildings“ wird aber eine zukunftsfähige Infrastruktur benötigt, die die Vernetzung und eine einfache Steuerung ermöglicht.

Licht als verbindendes Element

Wirkungsvoll vernetzte und automatisierte Prozesse im Bereich der Beleuchtung sind im Vergleich zu anderen Gewerken der Gebäudetechnik bereits weit fortgeschritten. Das zeigt sich vor allem bei der flexiblen Auslegung von Lichtanlagen sowie bei ihrer individuellen Nutzung. Leuchten und Systeme sind nochmals „intelligenter“ geworden. Ausschlaggebend dafür ist vor allem die energiesparende LED-Technologie: Nicht nur die Lichtgestaltung, sondern auch die Steuer- und Regeltechnik im Beleuchtungsbereich haben davon stark profitiert und konnten schnell weiterentwickelt werden.

Aktuell kommt nun ein weiterer Technologiefortschritt dazu: LED-Leuchten und Lichtmanagementsysteme können neben ihrer Primärfunktion drahtgebunden oder auch drahtlos mit anderen elektrisch betriebenen, digitalgesteuerten Geräten kommunizieren. Die Beleuchtung ist dabei mit ihrer gebäudeweiten Installation in einer guten Ausgangslage: Licht ist das verbindende Element. Es kann zur Konnektivität fast aller wichtigen TGA-Systeme im Internet der Dinge (IoT) dienen. Das Lichtmanagementsystem bietet eine Art Gebäudeinfrastruktur und ermöglicht gleichzeitig die Kombination verschiedener Softwaresysteme.

Neue Nutzungsoptionen im Internet der Dinge

Lichtsteuerungen sind für eine energieeffiziente Gebäudebeleuchtung heute unabdingbar. Energiesparpotentiale können so bestmöglich genutzt werden. Gleichzeitig trägt gesteuertes Licht nachweislich zur Verbesserung des Wohlbefindens bei: Studien zeigen, dass die Beleuchtungssituationen in Büros oft nicht mit den Bedürfnissen der verschiedenen Nutzergruppen übereinstimmen. Mehr als 50 % aller Mitarbeiter wünschen sich eine individuell einstellbare Beleuchtung, angepasst an spezielle Bedürfnisse und wechselnde Arbeitssituationen. Personalisiertes, flexibel einstellbares Licht über ein Lichtmanagementsystem schafft hier Abhilfe. So verbessert sich die Produktivität der Menschen im Gebäude, da die Steuerung eine deutlich bessere Lichtqualität erzielt: Im System können verschiedene Lichtszenarien hinterlegt werden, z.B. mit einer Regulierung der Farbtemperatur („tunableWhite“-Technologie) oder dynamischem Licht. Richtig gesteuert, passt sich die Beleuchtung auch in Intensität und Farbe an den natürlichen Lichtverlauf an. So lässt sich die biologische Wirkung von Licht auf den Menschen und dessen Biorhythmus leicht berücksichtigen. Gleichzeitig ermöglicht ein Lichtmanagementsystem eine Reduzierung des Energieverbrauchs um bis zu 82 %; vor allem mit einer integrierten Jalousiensteuerung. So senken Lichtmanagementsysteme die Kühllast und die Blendwerte. Energieeffizienz und Wohlbefinden arbeiten hier Hand in Hand.

Um effizient zu steuern, spielt auch die Sensortechnologie eine entscheidende Rolle: Sensoren messen die Menge des verfügbaren Tageslichts im Raum und fügen nur so viel Kunstlicht zu, wie für einen optimalen Sehkomfort benötigt wird. Das führt zu hohen Energieeinsparungen. Dafür sitzen sogenannte „Look-Down“-Sensoren an der Decke und messen das reflektierte Licht der Oberflächen. „Look-Out“-Sensoren berechnen hingegen das einfallende Tageslicht durch das Fenster. Ein Tageslichtmesskopf auf dem Dach kann wiederum die Himmelszustände, die Menge und Richtung des Tageslichts für das gesamte Gebäude sowie jede einzelne Leuchte erfassen.

Aber die heutigen Nutzungsmöglichkeiten von Lichtsteuerungen gehen weit über das Thema der reinen Beleuchtung hinaus. Im Internet der Dinge (IoT) ergeben sich komplett neue Nutzungsmöglichkeiten im Hinblick auf eine intelligente Vernetzung. Sensoren sind die „Augen“ und „Ohren“ des Internets der Dinge. Und sie können leicht in Leuchten integriert werden. Leuchten sind praktisch überall im Gebäude – und zwar bereits an passenden Stellen für Sensorik und Kommunikation – an Decken und Wänden installiert. Sie verfügen auch über eine eigene Stromversorgung und können digital angesteuert werden sowie mit anderen Geräten kommunizieren. So können weitere Komponenten wie Präsenz- und Bewegungsmelder, Thermostate oder Signalgeber einfach integriert werden. Leuchte, Sensor und Lichtsteuerung bilden dabei ein smartes System, um die Auslastung und Nutzung von Räumen zu erkennen.

Beleuchtungssysteme als Basis für Echtzeitanalysen

Zukunftsfähige Lichtmanagementsysteme mit offener Softwarearchitektur sammeln die erhobenen Daten für ein optimiertes Raummanagement. Die im Steuerungssystem generierten Daten verwandeln sich über eine cloudbasierte Datenvisualisierung (Stichwort „Dashboard“) in relevante Informationen über das Gebäude. So kann z.B. die Auslastung oder die Nutzungsart von Räumen in Echtzeit wiedergegeben und auf einen Blick verglichen werden. Präsenzsensoren analysieren, wie häufig Räume genutzt werden und lassen neue Schlüsse für eine effizientere Raumplanung zu.

Auch Reinigungskräfte können ort- und zeitgenau eingesetzt werden. Freie Arbeitsplätze und ungenutzte Konferenzräume können rasch ermittelt und entsprechend anders eingeplant werden. Anhand der spezifischen Daten kann das System auch den wahrscheinlichen Ausfall einer Leuchte prognostizieren oder auf notwendige Wartungen hinweisen. Außerdem können die erfassten Daten auch für andere Gebäudegewerke genutzt werden und Einfluss auf die Heizungs-, Lüftungs- oder Klimasteuerung nehmen. So generiert Licht einen hohen Mehrwert für Gebäudebetreiber und -manager. Mit einem internetfähigen Lichtmanagementsystem entsteht ein smartes Gebäude, das für die digitale Zukunft gut gewappnet ist. Der Gebäudemanager hat darüber hinaus ein Werkzeug an der Hand, das ihn proaktiv das gesamte System überwachen und Maßnahmen zur Optimierung ableiten lässt – all das direkt von seinem Arbeitsplatz aus.

Zukunftsvision „Smart Building“

Die individuellen Anforderungen an Arbeits- und Wohnstätten von Menschen steigen stetig an, vor allem in Bezug auf Komfort und Qualität von Raumökologie, Klima und Beleuchtung. Neben geringen Kosten und Einsparpotentialen ist für Investoren, Eigentümer, Betreiber und Gebäudemanager vor allem eine flexible Raumnutzung entscheidend geworden – insbesondere auch wegen des Platzmangels in Großstädten. Daher rücken umfangreiche Umgestaltungen mit dem Wunsch, keine großen Veränderungen in den Basisinstallationen von Beleuchtung, Klimatisierung und Sicherheitstechnik zu haben, stärker in den Fokus. Und genau dies können Lichtmanagementsysteme heute schon garantieren. Sie bieten die geeignete Infrastruktur: Neben den beleuchtungsrelevanten Informationen sammeln und analysieren sie mittlerweile viele weitere Gebäudekennzahlen. Beleuchtung ist somit als intelligent vernetztes System das Element der TGA, das optimal für die digitale Zukunft aufgestellt ist.